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ISO 306, ASTM D1525, ISO 75, ASTM D648: Formbeständigkeitstemperatur HDT & Vicat-Erweichungstemperatur VST

Die Normen ISO 306, ASTM D1525, ISO 75 und ASTM D648 beschreiben die Bestimmung der Formbeständigkeitstemperatur HDT sowie der Vicat-Erweichungstemperatur VST. Die Formbeständigkeitstemperatur und die Vicat-Erweichungstemperatur sind Kennwerte, die unter vergleichbaren Bedingungen einen Hinweis auf die maximale Gebrauchstemperatur eines Kunststoffs liefern. 

Insbesondere thermoplastische Kunststoffe verlieren bei höheren Temperaturen zunehmend ihre Steifigkeit und Härte. Dieses Verhalten wird durch eine auf einen definierten Probekörper aufgebrachte konstante Belastung gemessen, die bei zunehmender Temperatur zu einer steigenden Verformung in Form einer Durchbiegung (HDT) oder der Eindringung einer Nadel (VST) führt. 
 

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Vicat-Erweichungstemperatur VST ISO 306 und ASTM D1525

Für die Vicat-Erweichungstemperatur (VST – Vicat Softening Temperature) wird ein Härteverlust über die Eindringung einer gewichtsbelasteten Nadel bei zunehmender Temperatur bestimmt. Die VST ist die Temperatur, an der die Nadel eine festgelegte Eindringtiefe erreicht. Das Verfahren wird in der Formmassencharakterisierung verwendet und gehört zu den in ISO 10350-1 definierten Einpunktkennwerten. Aufgrund des relativ kleinen Probekörpers eignet sind dieses Verfahren zudem gut für Messungen an Probekörpern, die aus Komponenten oder Bauteilen entnommen wurden. 

Formbeständigkeitstemperatur HDT  ISO 75 und ASTM D648

Für die Formbeständigkeitstemperatur (HDT – Heat Distortion Temperature) wird der Verlust der Steifigkeit in einem Dreipunkt-Biegeverfahren gemessen. Dieses Verfahren wird üblicherweise in der Formmassencharakterisierung verwendet und gehört zu den in ISO 10350-1 definierten Einpunktkennwerten, die in der Regel in Materialkarten dargestellt sind (siehe www.campusplastics.com). Das Prüfverfahren ist in ISO 75-1, ISO 75-2, ISO 75-3 und in ASTM D 648 detailliert beschrieben. 

Anforderungen an die Prüfung

Je nach Häufigkeit der Messungen und entsprechend der verfügbaren Zeit dazwischen, die für die Rückkühlung der Wärmeträgerflüssigkeit genutzt wird, stehen verschiedene Gerätevarianten zur Verfügung. Dies reicht von relativ einfachen, manuell bedienten Geräten, bis zu Geräten, die einen weitgehend automatischen Prüfablauf zulassen. Höherwertige Geräte sind mit elektrisch verriegelbaren Schutzhauben und der Möglichkeit einer integrierten Dunstabsaugung ausgestattet, die dem Bediener zusätzlichen Komfort und Sicherheit bieten. 

Die Prüfung beginnt bei Raumtemperatur. ISO 75-1 definiert 27°C als maximale Starttemperatur. Nachdem das in der jeweiligen Norm festgelegte Prüfgewicht aufgelegt wurde, beginnt der Werkstoff sich zeitabhängig zu verformen. Dieser Verformungsanteil ist unerwünscht und wird minimiert, indem die Wegmessung der Durchbiegung, bzw. der Nadeleindringung erst nach 5 Minuten genullt wird. Danach wird die Prüfung gestartet, wobei Wärmeträgerflüssigkeit mit einer festgelegten Heizrate von 50 K/h bzw. 120 K/h erwärmt wird, bis die normative Durchbiegung bzw. Eindringtiefe erreicht ist. Die Temperatur an diesem Punkt ist das Prüfergebnis.  
 

Verschiedene Verfahren zur Wärmeübertragung

  • Da die Wärme mit einer festgelegten Temperaturzunahme übertragen wird, spielt die Wärmeübertragung in den Probekörper bei dieser Prüfmethode eine wichtige Rolle.
  • Die klassische Methode arbeitet dabei mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit, in der Regel ein Silikonöl. Durch den guten Kontakt zwischen Probekörper und Übertragungsmedium werden Prüfergebnisse mit hoher Vergleichsgenauigkeit erzielt.
  • Daneben haben in den letzten Jahren diverse alternative Methoden zur Wärmeübertragung Einzug in die Normen gehalten. Eine dieser Alternativen wurde im Modell Vicat-D technisch umgesetzt. Hier wird der Probekörper zwischen zwei beheizten Platten durch Kontaktwärmeübertragung erwärmt. Der Umgang mit Silikonöl entfällt dadurch.

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